一种欠压保护电路及栅极驱动电路的制作方法

本发明涉及栅极驱动器设计领域，具体涉及一种欠压保护电路及栅极驱动电路。

背景技术：

1、栅极驱动器的欠压是指其在遇到外部环境干扰时会出现电源电压低于正常值的情况。这种情况下，电压降低引起功率下降，影响电路正常工作，并且缩短栅极驱动器寿命。因此，为栅极驱动器配备欠压保护电路，在欠压时保证电路正常工作是很有必要的。

2、目前通常在栅极驱动器的逻辑电路模块之前配置欠压锁定模块，在发生欠压时通过逻辑电路模块关闭驱动器，然而这种方式不能及时将输出置低并关断栅极驱动器，从而造成栅极驱动器损坏。

技术实现思路

1、为解决上述问题，在栅极驱动器欠压的情况下，能够快速响应前级欠压信号，及时拉低输出并关断驱动器，本发明提供了一种欠压保护电路及栅极驱动电路。

2、在第一方面，一种欠压保护电路包括反相器、电阻、电容、二极管和场效应管，其中：

3、第一输入端电压vinp与反相器inv1的输入端连接，第二输入端电压vinn与n型场效应管mn1的栅极连接；反相器inv1的输出端与反相器inv2的输入端连接；反相器inv2的输出端连接p型场效应管mp1的栅极；

4、p型场效应管mp1的栅极还与电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端连接电源vdd；p型场效应管mp1的漏极连接输出端；p型场效应管mp1的源极连接电源vdd；n型场效应管mn1的漏极连接输出端，n型场效应管mn1的源极接地；

5、p型场效应管mp2的栅极、p型场效应管mp3的栅极均与n型场效应管mn2的漏极连接；p型场效应管mp2的漏极与n型场效应管mn1的栅极连接，p型场效应管mp3的漏极与输出端连接；p型场效应管mp2的源极、p型场效应管mp3的源极均与电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端与n型场效应管mn2的漏极连接；n型场效应管mn2的栅极连接有n型场效应管mn3的栅极、n型场效应管mn3的漏极，以及n型场效应管mn4的漏极；n型场效应管mn2的源极、n型场效应管mn3的源极、n型场效应管mn4的源极均接地；电阻r2的一端连接电源vdd，电阻r2的另一端连接n型场效应管mn3的漏极；

6、n型场效应管mn5的漏极和n型场效应管mn6的栅极均连接电阻r4的一端，电阻r4的另一端连接输出端；n型场效应管mn5的源极和n型场效应管mn6的源极均接地；n型场效应管mn6的漏极连接输出端；

7、电阻r6的一端连接有n型场效应管mn7的漏极、n型场效应管mn8的栅极，以及二极管d1的输出端；电阻r6的另一端连接电阻r5的一端和电容c1的一端；电容c1的另一端和二极管d1的输入端均接地；电阻r5的另一端连接电源vdd；n型场效应管mn7的源极接地；n型场效应管mn8的漏极连接电源vdd；n型场效应管mn8的源极连接有n型场效应管mn9的漏极、n型场效应管mn10的栅极、n型场效应管mn11的栅极，以及电阻r7的一端；电阻r7的另一端、n型场效应管mn9的源极、n型场效应管mn10的源极、n型场效应管mn11的源极均接地；n型场效应管mn10的漏极连接输出端；

8、第一使能输入端enp连接有反相器inv3的输入端和反相器inv6的输入端，反相器inv3的输出端与反相器inv4的输入端连接，反相器inv4的输出端与反相器inv5的输入端连接，反相器inv5的输出端与n型场效应管mn5的栅极连接；反相器inv6的输出端与反相器inv7的输入端连接，反相器inv7的输出端与反相器inv8的输入端连接，反相器inv8的输出端连接n型场效应管mn7的栅极和n型场效应管mn9的栅极；

9、第二使能输入端enn与反相器inv9的输入端连接，反相器inv9的输出端与反相器inv10的输入端连接，反相器inv10的输出端与n型场效应管mn4的栅极连接。

10、在第二方面，本发明提供了一种栅极驱动电路，包括如第一方面所述的一种欠压保护电路，还包括电压产生器、电平移位器、反相器inv11、低侧控制电路、瞬间上拉增强电路；其中，反相器inv11的输出端连接欠压保护电路中的反相器inv1的输入端，且反相器inv1、反相器inv2与反相器inv11共同组成高侧反相器链，同时：

11、电平移位器，用于将输入信号vin转换为高侧方波信号；

12、电压产生器，用于产生信号vssh，为高侧反相器链提供浮动地；

13、反相器inv11的输入端连接电平移位器的输出，用于将高侧方波信号转换为高侧控制信号(即第一输入端电压vinp)；

14、低侧控制电路，用于将输入信号vin转换为低侧控制信号(即第二输入端电压vinn)；

15、瞬间上拉增强电路和欠压保护电路，都用于保护栅极驱动电路；瞬间上拉增强电路和欠压保护电路相连接，表示两者不能同时工作。

16、进一步的，第一输入端电压vinp连接瞬间上拉增强电路，且欠压保护电路的n型场效应管mn6的漏极和n型场效应管mn11的漏极也连接瞬间上拉增强电路。

17、进一步的，低侧控制电路包括低侧反相器链和死区时间调整电路，其中：

18、低侧反相器链，用于将输入信号vin转换为低侧控制信号；

19、死区时间调整电路，用于使低侧控制信号的上升沿快速到来，以此减小死区时间。

20、进一步的，低侧反相器链包括：输入信号vin连接反相器inv12的输入端，反相器inv12的输出端连接反相器inv13的输入端，反相器inv13的输出端连接反相器inv14的输入端，反相器inv14的输出端连接死区时间调整电路；反相器inv13的输出端也连接死区时间调整电路。

21、进一步的，死区时间调整电路包括：

22、反相器inv14的输出端连接与非门g1的一个输入端；反相器inv13的输出端连接与非门g2的一个输入端；

23、与非门g1的输出端连接反相器inv15的输入端，反相器inv15的输出端连接反相器inv16的输入端，反相器inv16的输出端连接与非门g3的一个输入端；

24、输入信号vin连接与非门g3的另一个输入端，与非门g3的输出端连接反相器inv17的输入端，反相器inv17的输出端连接反相器inv18的输入端，反相器inv18的输出端连接反相器inv19的输入端，反相器inv19的输出端连接与非门g2的另一个输入端，与非门g2的输出端连接反相器inv20的输入端，反相器inv20的输出端提供第二输入端电压vinn。

25、本发明的有益效果：

26、本发明设计了一种欠压保护电路，将其设置在栅极驱动电路输出级，在电源电压不正常时，欠压保护电路使得栅极驱动电路输出置低；在栅极驱动电路输出级处于无偏或者欠压的情况下，p型场效应管mp1通过高阻电阻r1关断，n型场效应管mn1的栅极通过钳位电路和输出相连。在这种配置下，没有可用的偏置电源，输出被钳位到n型场效应管mn1的阈值电压。起到保护电路和增强稳定性的效果。